NVision maakt gebruik van kwantumtechnologie om MRI-beeldvorming 100.000 keer nauwkeuriger te maken met behulp van bestaande machines.
Een Duitse start-up voert MRI-beeldvorming aan en kan levens redden doordat artsen veel sneller en nauwkeuriger kunnen zien of een kankerbehandeling werkt of niet.
De “hyperpolarisatie”-technologie van NVision maakt gebruik van kwantumfysica om het magnetische signaal van moleculen in het menselijk lichaam tot 100.000 keer te versterken met behulp van standaard MRI-scans.
De techniek maakt MRI-beeldvorming mogelijk om veranderingen in cellen op metabolisch niveau te tonen, waardoor veel meer informatie wordt verkregen dan op weefselniveau en binnen enkele dagen in plaats van maanden wordt onthuld of een kankerbehandeling effectief is of dat een tumor zich verspreidt.
“Sommige patiënten hebben gewoon geen tijd. Een mislukte behandeling is bijna een doodvonnis omdat je echt niet genoeg tijd hebt om het roer om te gooien’, zegt CEO Sella Brosh tegen Euronews Next.
De technologie van NVision heeft tot doel MRI-beeldvorming om te zetten in een “compleet ander balspel”, zei hij.
Hoe werken MRI’s en wat doet deze technologie anders?
MRI’s gebruiken de magnetische handtekening van water om te identificeren waar het zich in het lichaam bevindt en hoe het wordt beïnvloed door omliggende weefsels. Water in bloed ziet er anders uit dan water in spieren of huid, wat resulteert in verschillende magnetische handtekeningen die een anatomisch beeld van het lichaam creëren.
We hebben zoveel water in ons lichaam dat dit signaal heel sterk is. Maar waar MRI’s tekortschieten, legde Brosh uit, zijn de andere kleine moleculen in ons lichaam te detecteren, ook wel metabolieten genoemd.
“Metabolisme is leven, het is hoe we overleven, en het is hoe tumoren en kankers overleven en groeien, met behulp van energie,” legde Brosh uit. “Wat we doen, is ervoor zorgen dat MRI’s op grote schaal metabole beeldvormers kunnen worden.”
In plaats van MRI-machines krachtiger of gevoeliger te maken, richt de technologie van NVision zich erop om het signaal van deze metabolieten sterker te maken en daardoor gemakkelijker te lezen dan bestaande machines.
De startup koos voor een metaboliet, pyruvaat, wat in wezen een suiker is waar kankers dol op zijn. Wat NVision doet, is deze suiker nemen en de kernspins op zijn koolstofatomen manipuleren om het magnetische signaal van het molecuul 100.000 keer te versterken in een typische MRI.
“Wat MRI vastlegt, zijn in werkelijkheid deze spins boven de atomen”, zegt NVision CTO Ilai Schwartz. “Het probleem met een MRI is dat de meeste spins niet in één richting zijn gericht, en dan draai je ze allemaal en ze verwerken mooi samen. Je hebt er een die omhoog gaat, een paar die omlaag gaat en die heffen elkaar op.”
“Wat we voor deze specifieke suiker doen, is dat we het allemaal – of bijna allemaal – in één richting richten”, legde hij uit.
Klinkt het ingewikkeld? Stel je voor dat je kleine speelgoedsoldaatjes probeert te tellen die verspreid over de vloer liggen. Als alles in een nette, rechte lijn staat, is het veel gemakkelijker om te tellen.
Zoals Google Street View voor cellen
Het is niet alleen makkelijker voor MRI om deze signalen op te pikken, maar het kan er ook veel meer informatie uit interpreteren.
Een analogie voor deze extra informatielaag is het verschil tussen het gebruik van Google Maps en Google Street View. Op de kaart is een weg slechts een lijn. Maar als je inzoomt en het verkent zoals in Google Street View, kun je zien hoe het echt is, wat er netjes uitziet en wat niet.
Het verschijnen van metabolieten op MRI-beeldvorming is cruciaal. het stelt zorgprofessionals in staat om te controleren hoe het lichaam ze verwerkt en waar dingen niet werken zoals zou moeten.
Wanneer pyruvaat normale cellen binnendringt, wordt een deel ervan omgezet in lactaat, maar slechts een kleine hoeveelheid. Kankercellen maken echter veel meer lactaat aan dan normaal. Het detecteren van deze overproductie van lactaat zou artsen daarom in staat kunnen stellen om met vertrouwen een tumor te lokaliseren en te zien waar deze groeit.
“In realtime volg je de suiker terwijl deze de cel binnengaat en wordt omgezet in andere metabolieten”, legt Brosh uit. “Het is een geheel nieuwe dimensie die MRI je kan geven.”
Zie de MRI als een momentopname van auto’s op een parkeerplaats. Dat zijn ze nog steeds, dus we zien hoe ze eruit zien, maar we weten niets over hoe ze werken. Maar geef ze brandstof en kijk hoe ze rondrijden en je zult zien dat er dingen fout gaan, welke niet op hun rijstrook blijven, of welke versnellen en gevaar opleveren.
“Dat is precies wat we hier doen. We geven brandstof aan de cellen en kijken hoe ze het gebruiken, ‘zei Brosh.
Is dit veilig?
In zijn laboratoria in Ulm, Duitsland, maakt NVision deze “kwantumsuiker” en zuivert het zodat het veilig is voor injectie.
“Dit zijn allemaal natuurlijke stoffen in het lichaam en worden geïnjecteerd onder normale fysiologische omstandigheden, dus het is volkomen onschadelijk”, zegt Anna Parker, NVision’s senior directeur van hyperpolarisatie NMR (nucleaire magnetische resonantie).
Hij voegde eraan toe dat het grote voordeel van MRI is dat het onschadelijk is en dat je het zo vaak kunt ondergaan als je nodig hebt zonder na verloop van tijd beschadigd te raken, in tegenstelling tot PET-CT-scans of röntgenfoto’s die je blootstellen aan straling.
Maar het polariserende effect van de technologie van NVision duurt maar een paar minuten, dus het moet vlak voor een MRI worden gedaan.
Het enige dat een gezondheidswerker hoeft te doen, is een flesje NVision’s “kwantumsuiker” in de hyperpolarisator plaatsen. De machine gebruikt parawaterstof om de vloeistof in minder dan twee minuten op te laden, waarna het klaar is om in een patiënt te worden geïnjecteerd.
NVision zegt dat enkele van ‘s werelds toonaangevende kankeronderzoekscentra hun technologie hebben getest, waaronder Memorial Sloan Kettering, MD Anderson en Mass General (Massachusetts General Hospital) in de VS en University College London, Cambridge en ETH Zürich in Europa. De eerste systemen worden in het eerste kwartaal van 2024 aangeschaft en geleverd.
Omgaan met kanker, maar ook met Alzheimer
General Electric heeft een concurrerende hyperpolarisatietechniek ontwikkeld die al in gebruik is, maar waarvoor extreem lage temperaturen nodig zijn, in tegenstelling tot die van NVision, die ook compacter is.
Als zodanig hoopt de Duitse start-up snel op te schalen om honderdduizenden patiënten zijn technologie te laten gebruiken, in navolging van een ‘Nespresso-model’ waarbij het zowel de polarisatiemachine als de kits (het equivalent van kopjes koffie) levert voor de injectie. bij elke patiënt.
Kanker is voorlopig de belangrijkste focus van NVision, maar hij zegt dat het kunnen volgen van het metabolisme in beeldvorming kan helpen bij het identificeren van vele andere aandoeningen, waaronder hartaandoeningen, neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer en zelfs reumatische aandoeningen, voordat hun symptomen duidelijk worden.
“Wij geloven dat al deze ziekten worden voorafgegaan door een verandering in het metabolisme,” zei Brosh.
NVision onderzoekt ook manieren waarop de technologie kan helpen zien hoe nieuwe organen worden gerekruteerd na een transplantatie, en hoe het kan worden gebruikt als een krachtig hulpmiddel voor chemische analyse met behulp van NMR-spectroscopie. Simpel gezegd, het zou wetenschappers kunnen helpen een mengsel van onbekende moleculen te identificeren door hun chemische vingerafdrukken te analyseren.
“Het is de ruggengraat van veel verschillende soorten wetenschappelijk onderzoek, dus hopelijk kunnen we ook een geheel nieuwe methode van NMR-spectroscopie en chemische analyse tot stand brengen”, zei Parker.
